桥梁桩基是一种承载力高、适应性强、经济合理、安全可靠的基础形式,为桥梁基础的首选形式。但因施工质量受工程地质条件,施工工序多,且为水下施工,控制难度大等因素影响,桩质量离散性大,易发生断桩等各类严重事故。因此桥梁监理人员必须熟悉掌握钻孔灌注桩的施工工艺,紧抓关键工序,主要因素的控制,严格规范监理,保证钻孔灌注桩的成桩质量。
1 施工准备阶段监理的预控
监理工程师必须抓好施工准备阶段的工作,重点控制做到:施工方案合理、可行;原材料及配比符合设计及规范要求;质保体系完善等,保证施工有序进行。
1. 1 钻孔方法的选择
在钻孔机械进场前,监理工程师应根据现场的施工环境及工程地质条件审查承包单位钻孔方法的合理性,这是确保施工质量、进度及现场文明施工的重要手段。各类钻孔方法的优、缺点如表1。
表1 各类钻孔方法的优、缺点
钻孔方法 适用土层 优点 缺点
螺旋钻
粘性土、砂类土、含少量砂砾石、卵石(含量少于30 % ,粒径小于10cm) 的土
①干作业成孔、无泥浆污染;
②振动小、噪声低,适合于城市施工;
③钻进速度快;
④成桩质量好、隐患小。
①桩端存在少量虚土;
②适用范围限制大,有地下水地区不能
使用。
正循环回转钻
粘性土、粉砂、细、中、粗砂,含少量砾石、卵石(含量少于20 %) 的土、软岩。
①钻进与排渣同时连续进行,成孔速度较快;
②钻孔深度大,可达100m。
①施工占地面积大,污染大;
②需泥浆较稠,孔壁泥浆护壁层厚度达5～7cm,大大降低了桩周磨擦力;
③水、泥浆用量大。
潜水钻
淤泥、腐殖土、粘性土、稳定的砂类土、单轴抗压强度小于20Mpa的软岩。
①钻孔效率较正、反循环回转钻高;
②钻具简单、轻便、噪声小。
①发生坍孔埋钻事故,钻头难于取出,造成较大损失;
②污染大。
冲击锥
粘性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石。
①适用的地层和土质范围广;
②冲击锥下冲时部分钻渣被挤入孔壁,增加土层与桩身的侧摩阻力;
③施工简单,造价低廉。
①钻普通土时,进度较慢,不能钻斜孔;
②污染大。
冲抓锥
淤泥、腐殖土、密实粘性土、砂类土、砂砾石、卵石。
①造价低廉,成孔比较经济,适用范围广;
②设备简单,施工容易。
①钻孔深度超过20m 后,钻孔进度大为降低。
②不能钻斜孔;
③污染大。
反循环回转钻
粘性土、砂类土、含少量砾石、卵石(含量少于20 % ,粒径小于钻杆内径2/ 3) 的土
①排渣连续性好,速度较正循环回转钻快,功效较高;
②排渣不需泥浆,孔壁保护膜较薄,不减弱桩周磨擦力;
③泥浆用量较小。
①钻机结构复杂,造价偏高;
②污染大。
通过各类钻孔方法优、缺点、适用土层及承包单位钻孔队伍施工经验、管理水平的比较,最终确定方
案可行,经济合理的钻孔方法,方可保证下一步施工的顺利进行。
1. 2 下混凝土配制的控制
水下混凝土的特殊性决定了水下混凝土配比不同于非水下混凝土配比。专业监理工程师应熟悉掌握,并加以控制。水下混凝土水泥用量较大,不管桩身混凝土设计强度高低, 一般水泥用量不小于350kg/ m3 ,掺入减水剂或粉煤灰时, 也不得少于300kg/ m3 。为防止卡管等各种故障和质量事故的发生,水下混凝土对坍落度的要求比非水下混凝土更严格。要求拌合物有良好的和易性,无离析、泌水现象。灌注时应保持足够的流动性,坍落度控制在18～25cm。水下混凝土采用较大的砂率。导管法灌注水下混凝土,首批灌注的混凝土始终处于后灌注混凝土的顶层。要求首批混凝土从灌注开始至完成,必须保持必要的塑性和流动性。严禁灌注桩全部混凝土浇筑完成时间大于首批灌注混凝土的初凝时间。应要求承包单位事先根据钻孔桩混凝土灌注方
量及自身施工技术能力等因素确定钻孔桩的灌注时间,并通过配比试验确定混凝土的初凝时间及是否在混凝土中掺入缓凝剂。
2 施工过程中关键工序的严格监理
2. 1 持力层的鉴别及成孔检查
2. 1. 1 持力层的鉴别
现场监理工程师应要求钻机操作人员做好钻进判层工作,及时详细填写钻孔桩钻进记录表,特别是做好持力层的判层记录,并经常巡视现场,检查钻进记录的真实性,决不允许后补或伪造钻进记录。当钻进持力层面时,必须要求质检员通知专业监理人员现场见证取渣样,依据渣样及工程地质报告进行层面判别。渣样判定合格后,按设计及试桩记录确定终孔深度。
2. 1. 2 成孔检查
成孔后,灌注混凝土之前,监理工程师应对钻孔进行阶段性的成孔质量检查验收,重点检查桩的沉淀厚度、孔形、孔径、孔深及坚直度、泥浆相对密度指标。只有上述指标完全符合施工验收规范后,方可下达混凝土浇筑令,同意浇筑。
2. 2 水下混凝土灌注
水下混凝土灌注是成桩的最后一道工序,也是保证桩身质量的最关键工序。现场监理工程师必须全过程旁站该工序的施工。并认真填写旁站记录表,水下混凝土灌注一般采用刚性导管进行灌注。导管使用前应进行必要的水密、承压和接头抗拉等试验,并在灌注前检查导管接口连接的严密性和牢固。再次探测孔底泥浆沉淀厚度,如符合要求,立即进行混凝土灌注。如大于规定,应再次清孔,但应注意孔壁稳定,防止塌孔。混凝土运至灌注地点,应检查混凝土的均匀性和坍落度,杜绝不合格品使用。灌注首批混凝土时应注意:确保导管埋入混凝土2m 以上。灌注开始后,应紧凑、连续地进行,严禁中途停工。经常测量导管外水下混凝土顶面高度,控制导管在混凝土内的埋深。随着灌注高度的上升,及时提升导管,并保证导管底端始终埋入管外混凝土4～6m。严禁导管提升过高,拔出混凝土顶面,造成断桩等事故发生;或导管提升过小,埋入混凝土过深,造成埋管。混凝土灌注时应随时上下抽动导管,确保水下混凝土的密实性。最终混凝土灌注高度应比设计桩顶标高高出1. 0m左右。
2. 3 灌注事故的预防
灌注水下混凝土是成桩的关键工序,但由于水下施工,工艺复杂,易发生埋管、卡管、导管进水,坍孔、断桩、钢筋笼上升等质量事故,造成较大的损失。监理工程师应充分重视。
首先要求承包单位制订详细、周密的预防、处理方案,并配备必要的应急设备。灌注过程中,监理工程师旁站全过程施工,监督落实承包单位质保体系,做到统一指挥、密切配合,快速、连续施工。如出现事故,应立即启动质量事故分析处理程序,分析原因,采取合理的技术措施,及时设法补救,减小损失,并报告业主。
3 结语
随着国家对建设监理制度的进一步落实,施工监理水平的提高。监理人员紧抓影响工程质量的关键环节、关键因素,并采取有效的控制措施,通过承包方的规范施工,桩身出现缺陷的概率大幅度降低,Ⅰ类桩所占比率可达70 %以上。这必将对桥梁建设质量和投资效益产生积极作用。